王金剛， 王紅霞， 任 鑫

(甘肅省輕紡工業(yè)設計院有限責任公司， 甘肅 蘭州 730000)

大型加工用馬鈴薯恒溫保鮮庫有半地下/地上式，集中送回風體系/分體式送回風體系，混凝土結構/鋼結構，單排式/對列式庫等多種類型[1]. 庫體大多為單層建筑，和一般的工業(yè)與民用建筑相比，建筑、結構設計有很多不同，需要設計人員在設計時重點對待.

1 建筑設計

現(xiàn)行的馬鈴薯恒溫保鮮庫共有兩種體系，一種為集中送回風體系，一種為分體式送回風體系. 兩種系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，其建筑設計也有所不同. 與其它建筑設計相比，保溫與防火也是關鍵控制點.

1.1 集中送回風體系

集中送回風體系特點是兩側為庫體，中間集中送回風，送回風道端頭設空調(diào)機房，整個送回風道為一靜壓倉，以保證各通向庫體的風道風量均勻. 外側抗側力擋墻采用70°的鋼結構外掛成品保溫庫板，兩側山墻端仍為垂直的鋼結構外掛成品保溫庫板體系. 若為4個庫體對稱布置的恒溫庫，則在兩組庫體與兩組庫體中間設置寬為10 m的常溫走道.

此種體系最大的優(yōu)點為利用馬鈴薯堆放的自然休止角來構建抗側力體系，使庫體維護體系角度接近于馬鈴薯堆放的自然休止角，可有效減少用鋼量，節(jié)約投資，使用效果良好，并具有一定創(chuàng)新性, 建筑造型美觀. 但由于維護外墻為非垂直的70°，對于施工的要求較高，施工工期也相應增加.

由于采用了集中式送風系統(tǒng)，減小了進排風設備安裝帶來的冷橋及密閉不嚴的可能，對庫體的保溫及設備的安裝更為有利.

通風道采用的形式分為地下式通風道和地上式波紋風管兩種形式. 地下式通風道須在現(xiàn)澆混凝土地面上按設計開孔，對于施工的要求較高，混凝土地面的鋼筋用量也較大，施工工期也較長. 但此種體系對于風量及風速的控制較為有利. 地上式波紋風管由于國內(nèi)制作工藝的限制，目前只能制作半圓形風管，此種體系節(jié)省了投資及工期，但對于風量及風速的控制較為不利.

1.2 分體式送回風體系

分體式送回風體系的特點為分體式送排風，即每個庫體都有其獨立的送回風道，外側抗側力擋墻與地面成90°角，采用鋼結構外墻或鋼筋混凝土抗側力外墻，庫體內(nèi)部采用成品木板或混凝土墻內(nèi)貼水泥聚苯板.

此種體系最大的優(yōu)點為每座庫體獨立送風，對于風量的控制及損耗較為有利，但每座庫體也就需要獨立的送回風系統(tǒng)，設備國產(chǎn)化能力不強，安裝要求較高，保溫密閉較為不利.

送風系統(tǒng)采用的風道分地上式和地下式兩種.

由于分體式采取的送回風方式不同，無法考慮抗側力外墻與馬鈴薯堆放的自然休止角相近的方案，故此種體系需較強的抗側力構件，對于造價的影響較大.

1.3 建筑保溫密閉

大量采用噴涂型聚氨酯[2-3]，庫體內(nèi)所有外露鋼構件均噴涂5～15 mm聚氨酯，可以起到密閉、防潮，兼保溫的作用，并可有效地減少冷凝水的產(chǎn)生. 所有采用的保溫庫板均為成品，一是其具有較好的整體性能，二是其安裝時采用錯縫式搭接，具有較好的密閉及保溫性能. 所有地面均鋪設抗壓能力較強的擠塑聚苯板，以避免地面冷空氣滲透所帶來的影響，做成保溫地面. 所有設備管道及雨水排水管均做保溫處理，以避免產(chǎn)生冷凝水對使用不利.

保溫設計時需注意避免產(chǎn)生冷橋，保溫材料施工時應有密閉措施，施工完成后需進行保溫、密閉性能的檢測，保溫、密閉檢測達標后方可投入使用.

1.4 建筑防火

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016—2006)要求，馬鈴薯恒溫庫火災類別應為丁類，按此類別進行防火分區(qū)設計，如采用鋼結構；常溫走道內(nèi)保溫材料須采用玻璃絲棉等阻燃性能好且價位較低的保溫材料；防火分區(qū)間嚴格遵照防火墻的設計要求進行設計，由于采用大量保溫材料，因此所有保溫材料應采用阻燃型，并滿足相關燃燒性能指標的要求的材料. 施工時其保溫工程須在所有焊接工程完成后方可進行，施工現(xiàn)場嚴禁煙火，并對殘余保溫材料應予及時清理，嚴格杜絕火災隱患.

2 結構設計

結構設計主要有兩個關鍵點：一是墻壁 (支擋結構)的抗側壓力；二是地面的承壓設計.

2.1 墻壁(支擋結構)的抗側壓力

恒溫庫內(nèi)的馬鈴薯是以散裝的方式儲存的. 根據(jù)掌握的國內(nèi)外資料，馬鈴薯設計堆放高度為4.5 m，參考土力學朗肯土壓力理論，堆放高度越大，側壓力越大，側壓力從下到上呈降低局勢，即底部范圍最大，頂部理論為零，呈三角形分布. 對設計堆高為4.5 m的馬鈴薯側壓力，進行理論計算如下：

取靜止側壓力系數(shù)為K0=0.3(經(jīng)驗取值)，馬鈴薯重度γ=650 kg/m3，計算點深度z=4.5 m，根據(jù)計算公式，靜止側壓力強度p0=K0γz=0.3×650×4.5=877.5 kg/m2，靜止側壓力為P0=1/2p0h=0.5×877.5×4.5=1 974 kg/m，即每延米作用于墻壁的側壓力是1 974 kg，為側壓力設計取值.

根據(jù)上述計算分析，馬鈴薯作用于側壁的壓力是可觀的，特別在底部向上0.5 m處，這一點結構設計必須引起足夠重視.

散裝馬鈴薯作用于墻壁的壓力如表1.

表1 散裝馬鈴薯作用于墻壁的壓力

側壓力分布規(guī)律是上小下大，與堆放高度的平方成正比. 設計值是試驗值的1.3倍，即抗側壓力結構設計有30%的安全裕度.

這種側壁壓力根據(jù)庫體結構的不同，施加于不同的結構構件上. 若未設計單獨的支擋結構，則直接傳于垂直的外墻壁上；若設計了與房屋結構脫開的獨立的支擋結構，則側壓力就傳于支擋結構的立柱上，對立柱按照懸臂受彎構件進行設計.

值得一提的是，根據(jù)國外對馬鈴薯儲存的研究結果，散裝馬鈴薯堆放的自然休止角為70°，也就是說，堆放馬鈴薯的庫體墻壁與水平線的夾角為70°時，馬鈴薯對墻壁的側推力接近于零，這一點結論在實際工程中已得到有效應用.

采用馬鈴薯支擋結構與房屋結構獨立，是“活動的家具與固定的房子”的關系，是目前最為先進的支擋模式. 其優(yōu)點是傳力路線明確，施工安裝簡便，支擋結構可拆卸，具有明顯創(chuàng)新性和先進性. 不足之處是支擋結構內(nèi)置，庫容相對減小.

采用較為傳統(tǒng)的垂直墻壁承受側壓力的方式，設計理念較前兩種顯得稍落后一些，庫側墻可設計為自上而下的鋼筋混凝土剪力墻作為支擋結構，也可設計為下部2.5 m鋼筋混凝土剪力墻，而上部為磚砌體墻作為支擋結構，由于側壓力是隨高度而減小的，因此后一種較為經(jīng)濟一些.

2.2 地面承壓設計

馬鈴薯儲存是直接堆放在地面上的，4.5 m高的馬鈴薯堆垛的垂直靜壓力理論值約為3 t/m2，6 m馬鈴薯堆垛的垂直靜壓力約為4 t/m2. 地面的抗壓設計應該足以承受運輸與儲藏設備進入庫間. 根據(jù)相關資料，對于卡車和裝卸設備，地面承受的負荷大約為6～8 t的軸負荷，如果叉車裝載著大箱子進入庫間的話，軸負荷將達到10～12 t. 所以結構設計時，在考慮地面地基處理方案時，一定要考慮該地面荷載. 當然在計算地下通風道蓋板和流送溝蓋板配筋時，也一定要考慮該地面荷載. 蓋板計算時，應該將12 t的軸負荷放在受力最不利位置進行計算，如簡支混凝土梁模型應將集中力置于跨中計算底部配筋. 這種承壓地面的設計是與其它結構設計明顯不同的.

2.3 結構形式

就庫體主體結構形式而言，目前成功應用的有鋼結構和混凝土結構兩種[4]. 鋼結構施工周期短，若用于圍護結構，造價較低，適合在季節(jié)性加工的工業(yè)建筑中應用、推廣，但鋼材防火性能相對較差，房屋耐久性較差. 混凝土結構施工周期長，但相對平直度好，防腐、防火、耐久性能好. 在馬鈴薯恒溫庫設計中注意充分利用發(fā)揮兩種結構材料的優(yōu)勢，鋼結構和混凝土結構并用，力爭達到理想的綜合設計效果.

半地下式庫具有抗側力結構投資較少的優(yōu)點，但入出庫損耗大，難以實現(xiàn)物料到車間的自由流送，物料輸送以傳送帶等為主，輸送費用高；地上式庫需設置抗側力結構以抵消馬鈴薯的側壓力，但馬鈴薯入出庫方便，機械損失小，運行費用低，在保溫處理方面差距有限，具體設計應該根據(jù)實際情況選擇.

3 結 論

現(xiàn)行馬鈴薯恒溫保鮮庫分集中送回風和分體式送回風兩種建筑體系. 集中送回風體系用鋼量小，節(jié)約投資，使用效果良好，建筑造型美觀. 但施工要求較高. 分體式送回風體系對于風量的控制及損耗較為有利，但設備國產(chǎn)化能力不強，安裝要求較高，保溫密閉較為不利.

結構設計主要關鍵點是墻壁(支擋結構)的抗側壓力和地面的承壓設計. 墻壁(支擋結構)的抗側壓力分布規(guī)律是上小下大. 這種側壁壓力根據(jù)庫體結構的不同，施加于不同的結構構件上. 采用馬鈴薯支擋結構與房屋結構獨立，傳力路線明確，施工安裝簡便，支擋結構可拆卸，但庫容相對減小. 采用垂直墻壁承受側壓力的方式比較傳統(tǒng).

地面承壓設計一般的負荷大約為6～8 t的軸負荷，最高軸負荷達到10～12 t，在考慮地面地基處理方案時，一定要考慮該地面荷載.

上述各類方案，在具體設計時，根據(jù)實際情況選擇不同方案.